电机与拖动6章

第六章

6 . 1 题6 . 1图所示的某车床电力拖动系统中,已知切削力F=2 000 N ,工件直径d=150 mm ,电动机转速n=1 450 r /min,减速箱的三级转速比1j=2 ,2j=1.5 ,3j=2 ,各转轴的飞轮矩为2aGD=3. 5 N·2m (指电动机轴), 2bGD= 2 N·2m,2cGD=2 . 7 N·2m,2dGD=9 N·2m,各级传动效率1=2=3=90% ,求:

题6 . 1图

( 1 )切削功率;

( 2 )电动机输出功率;

( 3 )系统总飞轮矩;

( 4 )忽略电动机空载转矩时,电动机电磁转矩;

( 5 )车床开车但未切削时,若电动机加速度dtdn=800 r /min·1s,忽略电动机空载转矩但不忽略传动机构的转矩损耗,求电动机电磁转矩。

解: ( 1 )切削转矩 150215.020002dFT N ·m

工件转速 min/7.24125.121450321rjjjnnf

切削功率 KWnTTPff796.360107.2411416.321506023

( 2 )电动机输出功率 KWPP207.59.09.09.0796.33212

( 3 )系统总飞轮矩 23222122221221222jjjGDjjGDjGDGDGDdcba

=55.425.1295.127.2225.3222222 2.mN

( 4 )电动机电磁转矩 mNnPPTM.29.3414501416.3210207.56060/2322

( 5 ) dtdnGDTaM3752+12121)(3751dtdnjGDb+21222121)(3751dtdnjjGDc

船舶电气设备及系统 第6章 控制电机 （7）

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1 第六章 控 制 电 机

本章主要内容：简要介绍船舶上常用的伺服电动机、测速发电机和自整角机等控制电机。

控制电机的主要功能：是完成控制信号的传递和转换；

主要技术指标：动作迅速灵敏、准确和可靠，体积小、重量轻等。

6.1伺服电动机

功能和用途：将信号电压大小和极性的变化灵敏、准确地转换成转矩、转速量；

分类：接受交（直）流电压信号的交（直）流伺服电动机

6.1.1 交流伺服电动机（与分相式异步电动机相似）

1 结构特点

定子：空间相隔90°的励磁绕组和控制绕组。

转子：鼠笼转子和杯形转子两种。

鼠笼转子：同三相鼠笼式电动机的转子结构；

杯形转子：可视为由无数并联的导体条组成，杯形转子内放置固定的内铁心定子以减小磁阻。

两种转子都要求转动惯量小且导体电阻大，有利于消除自转。

2 工作原理

励磁绕组与电容C串联后接到交流电源上，其电压为U。，控制绕组接控制电压U2。

U2和U1 频率相等，相位差接近于90°。因此，两个绕组中产生的电流I1和I2的相位差也应近似于90°。这样，在空间相隔90°的两个绕组，分别通入在相位上相差90°的两个电流，便产生两相旋转磁场，转子在该旋转磁场的作用下产生转动。 图6-1 杯形转子伺服电动机的结构船舶电气设备及系统 第6章 控制电机 （7）

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2 当 U1不变时，控制电压U2↑(↓)→n↑(↓)；改变U2的相位，可实现电动机反转； 在运行中当变为零，电动机立即停转，这是交流伺服电动机的特点。

＊3 运行特性

交流伺服电动机的输出功率一般是0.1～100W，其电源频率有50Hz和400Hz等多种。

1 电机与拖动基础总复习

试题类型

一、填空题（每题2分，共20分）

二、判断题（每题2分，共20分）

三、单项选择题（每题2分，共20分）

四、简答题（三题，共15分）

五、计算题（三题，共25分）

第一章 电机的基本原理

1．按电机供电电源的不同，可以分为直流电机和交流电机两大类。

2．把穿过某一截面S 的磁力线根数被称为磁通量。在均匀磁场中，把单位面积内的磁通量称为磁通密度B。

3．非导磁材料，比如：铜、橡胶和空气等，具有与真空相近的导磁率，因此在这些材料中，磁场强度H与磁通密度B的关系是线性的。在导磁材料中，磁场强度H与磁通密度B的关系不是线性的。☆

4．磁通与电压之间存在如下关系：

1）如果在闭合磁路中磁通随时间而变化，那么将在线圈中感应出电动势；☆

2）感应电动势的大小与磁通的变化率成正比。

5．电机作为一种机电能量转换装置能够将电能转换为机械能，也能将机械能转换为电能。由于机械系统和电气系统是两种不同的系统，其能量转换必须有一个中间媒介，这个任务就是由气隙构成的耦合磁场来完成的。☆

6铁心中的磁滞损耗和涡流损耗之和为铁心损耗。☆

2 第二章 电力拖动系统动力学基础

1．电力拖动系统一般由电动机、生产机械的传动机构、工作机构、控制设备和电源组成，通常又把传动机构和工作机构称为电动机的机械负载。

☆2．电力拖动运动方程的实用形式为

由电动机的电磁转矩Te与生产机械的负载转矩TL的关系：

1）当Te = TL 时，

dn/dt = 0，表示电动机以恒定转速旋转或静止不动，电力拖动系统的这种运动状态被称为静态或稳态；

2）若Te ＞TL 时， dn/dt ＞0，系统处于加速状态；

3）若Te＜TL 时， dn/dt ＜0，系统处于减速状态。

也就是一旦 dn/dt ≠ 0 ，则转速将发生变化，我们把这种运动状态称为动态或过渡状态。

☆3．生产机械的负载转矩特性：

1 电机与拖动基础总复习

试题类型

一、填空题

二、选择题

四、简答题

五、计算题

第一章 直流电机原理

1．直流电动机主要由定子、转子、电刷装置、端盖、轴承、通风冷却系统等部件组成。 定子由机座、主磁极、换向极、电刷装置等组成。转子（又称电枢）由电枢铁心、电枢绕组、换向器、转轴和风扇等组成。

2．直流电机的绕组有五种形式：单叠绕组、单波绕组、复叠绕组、复波绕组和蛙绕组（叠绕和波绕混合绕组）。

3 极距、绕组的节距（第一节距、第二节距、合成节距）的概念和关系。

4 单叠绕组把每个主磁极下的元件串联成一条支路，因此其主要特点是绕组的并联支路对数a等于极对数np。

5 电枢反应：直流电机在主极建立了主磁场，当电枢绕组中通过电流时，产生电枢磁动势，也在气隙中建立起电枢磁场。这时电机的气隙中形成由主极磁场和电枢磁场共同作用的合成磁场。这种由电枢磁场引起主磁场畸变的现象称为电枢反应。☆

6 直流电机的励磁方式：☆

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☆7直流电机的电枢电压方程和电动势：

直流电机电磁转矩

8 直流电动机功率方程

9直流电机工作特性☆

ΦnCEeaaTeΦICTpPPppppPppPPP22addmFeCuemCuaCufaf1aaaIREUa

3 10 直流电动机励磁回路连接可靠，绝不能断开☆

一旦励磁电流 If = 0，则电机主磁通将迅速下降至剩磁磁通，若此时电动机负载较轻，电动机的转速将迅速上升，造成“飞车”；若电动机的负载为重载，则电动机的电磁转矩将小于负载转矩，使电机转速减小，但电枢电流将飞速增大，超过电动机允许的最大电流值，引起电枢绕组因大电流过热而烧毁。

11 自励发电方式能否建立空载电压是有三个条件☆☆

（1）电机必须有剩磁，如果没有须事先进行充磁；

（2）励磁绕组的极性必须正确，也就是励磁绕组与电枢并联时接线要正确；

（3）励磁回路的电阻不能太大，即其伏安特性的斜率U/If 不能太陡，否则如果伏安特性的斜率太陡，与发电机空载特性交点很低或无交点，就无法建立空载电压。总之，自励发电机的运行首先要在空载阶段建立电压，然后才能带负载运行。